Chúng tôi sử dụng cookie để cải thiện trải nghiệm của bạn.Bằng cách tiếp tục duyệt trang web này, bạn đồng ý với việc chúng tôi sử dụng cookie.Thông tin thêm.
Cảm biến áp suất đeo được có thể giúp theo dõi sức khỏe con người và nhận ra sự tương tác giữa con người và máy tính.Những nỗ lực đang diễn ra để tạo ra các cảm biến áp suất với thiết kế thiết bị phổ quát và độ nhạy cao đối với ứng suất cơ học.
Nghiên cứu: Bộ chuyển đổi áp suất áp điện dệt phụ thuộc vào kiểu dệt dựa trên các sợi nano polyvinylidene florua quay điện với 50 đầu phun.Tín dụng hình ảnh: Studio châu Phi / Shutterstock.com
Một bài báo đăng trên tạp chí npj Flex Electronics báo cáo về việc chế tạo bộ chuyển đổi áp suất áp điện cho vải sử dụng sợi dọc polyetylen terephthalate (PET) và sợi ngang polyvinylidene florua (PVDF).Hiệu suất của cảm biến áp suất đã phát triển liên quan đến phép đo áp suất dựa trên kiểu dệt được thể hiện trên thang vải khoảng 2 mét.
Kết quả cho thấy độ nhạy của cảm biến áp suất được tối ưu hóa bằng cách sử dụng thiết kế 2/2 cánh mũi cao hơn 245% so với thiết kế 1/1 cánh mũi.Ngoài ra, nhiều yếu tố đầu vào khác nhau đã được sử dụng để đánh giá hiệu suất của các loại vải được tối ưu hóa, bao gồm độ uốn, ép, nhăn, xoắn và các chuyển động khác nhau của con người.Trong công việc này, một cảm biến áp suất dựa trên mô với mảng pixel cảm biến thể hiện các đặc tính cảm nhận ổn định và độ nhạy cao.
Cơm.1. Chuẩn bị sợi PVDF và vải đa chức năng.sơ đồ quy trình quay điện 50 vòi được sử dụng để tạo ra các tấm sợi nano PVDF thẳng hàng, trong đó các thanh đồng được đặt song song trên băng chuyền và các bước là chuẩn bị ba cấu trúc bện từ các sợi filament bốn lớp.b Hình ảnh SEM và phân bố đường kính của các sợi PVDF được căn chỉnh.c Ảnh SEM của sợi bốn lớp.d Độ bền kéo và độ căng khi đứt của sợi bốn lớp là một hàm của độ xoắn.e Hình ảnh nhiễu xạ tia X của sợi bốn lớp thể hiện sự có mặt của pha alpha và beta.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R và cộng sự.(2022)
Sự phát triển nhanh chóng của robot thông minh và các thiết bị điện tử có thể đeo được đã tạo ra nhiều thiết bị mới dựa trên cảm biến áp suất linh hoạt và các ứng dụng của chúng trong điện tử, công nghiệp và y học đang phát triển nhanh chóng.
Áp điện là một điện tích được tạo ra trên vật liệu chịu ứng suất cơ học.Tính áp điện trong các vật liệu không đối xứng cho phép tạo ra mối quan hệ thuận nghịch tuyến tính giữa ứng suất cơ học và điện tích.Do đó, khi một mảnh vật liệu áp điện bị biến dạng vật lý, một điện tích được tạo ra và ngược lại.
Các thiết bị áp điện có thể sử dụng nguồn cơ học miễn phí để cung cấp nguồn năng lượng thay thế cho các linh kiện điện tử tiêu thụ ít điện năng.Loại vật liệu và cấu trúc của thiết bị là những thông số chính để sản xuất các thiết bị cảm ứng dựa trên khớp nối cơ điện.Ngoài vật liệu vô cơ điện áp cao, vật liệu hữu cơ linh hoạt về mặt cơ học cũng đã được khám phá trong các thiết bị đeo được.
Polyme được xử lý thành sợi nano bằng phương pháp quay điện được sử dụng rộng rãi làm thiết bị lưu trữ năng lượng áp điện.Các sợi nano polyme áp điện tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra các cấu trúc thiết kế dựa trên vải cho các ứng dụng có thể đeo được bằng cách cung cấp khả năng tạo điện cơ dựa trên độ đàn hồi cơ học trong nhiều môi trường khác nhau.
Với mục đích này, các polyme áp điện được sử dụng rộng rãi, bao gồm PVDF và các dẫn xuất của nó, có tính áp điện mạnh.Các sợi PVDF này được kéo và kéo thành vải cho các ứng dụng áp điện bao gồm cảm biến và máy phát điện.
Hình 2. Các mô diện tích lớn và tính chất vật lý của chúng.Ảnh mẫu sườn ngang 2/2 khổ lớn lên tới 195 cm x 50 cm.b Ảnh SEM của mẫu sợi ngang 2/2 bao gồm một sợi ngang PVDF xen kẽ với hai đế PET.c Mô đun và độ căng khi đứt ở các loại vải khác nhau với các cạnh ngang 1/1, 2/2 và 3/3.d là góc treo được đo cho vải.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R và cộng sự.(2022)
Trong nghiên cứu hiện tại, các máy tạo vải dựa trên sợi nano PVDF được chế tạo bằng quy trình quay điện 50 tia tuần tự, trong đó việc sử dụng 50 vòi phun tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất thảm sợi nano bằng băng chuyền quay.Các cấu trúc dệt khác nhau được tạo ra bằng sợi PET, bao gồm các sợi ngang 1/1 (trơn), 2/2 và 3/3.
Công việc trước đây đã báo cáo việc sử dụng đồng để căn chỉnh sợi dưới dạng dây đồng thẳng hàng trên trống thu gom sợi.Tuy nhiên, công việc hiện tại bao gồm các thanh đồng song song cách nhau 1,5 cm trên băng chuyền để giúp căn chỉnh các spinner dựa trên tương tác tĩnh điện giữa các sợi tích điện tới và điện tích trên bề mặt của các sợi gắn với sợi đồng.
Không giống như các cảm biến điện dung hoặc áp điện đã mô tả trước đây, cảm biến áp suất mô được đề xuất trong bài báo này phản ứng với một loạt các lực đầu vào từ 0,02 đến 694 Newton.Ngoài ra, cảm biến áp suất vải được đề xuất giữ lại 81,3% đầu vào ban đầu sau năm lần giặt tiêu chuẩn, cho thấy độ bền của cảm biến áp suất.
Ngoài ra, các giá trị độ nhạy đánh giá kết quả điện áp và dòng điện cho đan sườn 1/1, 2/2 và 3/3 cho thấy độ nhạy điện áp cao là 83 và 36 mV/N đối với áp suất sườn 2/2 và 3/3.3 cảm biến sợi ngang cho thấy độ nhạy cao hơn lần lượt là 245% và 50% đối với các cảm biến áp suất này, so với cảm biến áp suất sợi ngang 24 mV/N 1/1.
Cơm.3. Mở rộng ứng dụng của cảm biến áp suất toàn vải.a Ví dụ về cảm biến áp suất đế trong làm bằng vải có gân ngang 2/2 được chèn bên dưới hai điện cực hình tròn để phát hiện chuyển động của bàn chân trước (ngay bên dưới các ngón chân) và gót chân.b Sơ đồ biểu diễn từng giai đoạn của các bước riêng lẻ trong quá trình đi bộ: tiếp đất bằng gót chân, tiếp đất, tiếp xúc ngón chân và nhấc chân.c Tín hiệu đầu ra điện áp để đáp ứng với từng phần của bước đi để phân tích dáng đi và d Tín hiệu điện khuếch đại liên quan đến từng giai đoạn của dáng đi.e Sơ đồ cảm biến áp suất mô đầy đủ với một dãy lên đến 12 ô pixel hình chữ nhật với các đường dẫn điện được tạo khuôn để phát hiện các tín hiệu riêng lẻ từ mỗi pixel.f Bản đồ 3D của tín hiệu điện được tạo bằng cách nhấn một ngón tay lên mỗi pixel.g Tín hiệu điện chỉ được phát hiện trong pixel được nhấn bằng ngón tay và không có tín hiệu phụ nào được tạo ra trong các pixel khác, xác nhận rằng không có nhiễu xuyên âm.© Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, H. R và cộng sự.(2022)
Tóm lại, nghiên cứu này chứng minh một cảm biến áp suất mô có độ nhạy cao và có thể đeo được kết hợp các sợi áp điện sợi nano PVDF.Cảm biến áp suất được sản xuất có dải lực đầu vào rộng từ 0,02 đến 694 Newton.
Năm mươi vòi phun đã được sử dụng trên một máy kéo sợi điện nguyên mẫu và một tấm sợi nano liên tục được sản xuất bằng cách sử dụng một băng tải hàng loạt dựa trên các thanh đồng.Trong điều kiện nén gián đoạn, vải viền ngang 2/2 được sản xuất cho thấy độ nhạy 83 mV/N, cao hơn khoảng 245% so với vải viền ngang 1/1.
Các cảm biến áp suất được dệt hoàn toàn được đề xuất giám sát các tín hiệu điện bằng cách đưa chúng vào các chuyển động sinh lý, bao gồm vặn, uốn, ép, chạy và đi bộ.Ngoài ra, các đồng hồ đo áp suất vải này có thể so sánh với các loại vải thông thường về độ bền, giữ lại khoảng 81,3% năng suất ban đầu ngay cả sau 5 lần giặt tiêu chuẩn.Ngoài ra, cảm biến mô được sản xuất có hiệu quả trong hệ thống chăm sóc sức khỏe bằng cách tạo ra các tín hiệu điện dựa trên các đoạn đi bộ liên tục của một người.
Kim, DB, Han, J., Sung, SM, Kim, MS, Choi, BK, Park, SJ, Hong, HR, et al.(2022).Cảm biến áp suất áp điện của vải dựa trên các sợi nano polyvinylidene florua quay điện với 50 đầu phun, tùy thuộc vào kiểu dệt.Điện tử linh hoạt npj.https://www.nature.com/articles/s41528-022-00203-6.
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Các quan điểm thể hiện ở đây là của tác giả với tư cách cá nhân và không nhất thiết phản ánh quan điểm của AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, chủ sở hữu và nhà điều hành của trang web này.Tuyên bố từ chối trách nhiệm này là một phần của các điều khoản sử dụng trang web này.
Bhavna Kaveti là một nhà văn khoa học đến từ Hyderabad, Ấn Độ.Cô có bằng ThS và MD của Học viện Công nghệ Vellore, Ấn Độ.về hóa học hữu cơ và dược phẩm từ Đại học Guanajuato, Mexico.Công việc nghiên cứu của cô ấy liên quan đến sự phát triển và tổng hợp các phân tử có hoạt tính sinh học dựa trên các dị vòng, và cô ấy có kinh nghiệm về tổng hợp nhiều bước và nhiều thành phần.Trong quá trình nghiên cứu tiến sĩ của mình, cô đã nghiên cứu tổng hợp các phân tử peptidomimetic liên kết và hợp nhất dựa trên dị vòng khác nhau được cho là có khả năng tiếp tục chức năng hóa hoạt động sinh học.Trong khi viết luận văn và tài liệu nghiên cứu, cô đã khám phá niềm đam mê của mình đối với việc viết và giao tiếp khoa học.
Khoang, Buffner.(11 tháng 8 năm 2022).Cảm biến áp suất vải đầy đủ được thiết kế để theo dõi sức khỏe có thể đeo được.AZonano.Truy cập ngày 21 tháng 10 năm 2022 từ https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Khoang, Buffner.“Một cảm biến áp suất trên tất cả các mô được thiết kế để theo dõi sức khỏe có thể đeo được”.AZonano.Ngày 21 tháng 10 năm 2022 .Ngày 21 tháng 10 năm 2022 .
Khoang, Buffner.“Một cảm biến áp suất trên tất cả các mô được thiết kế để theo dõi sức khỏe có thể đeo được”.AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.(Kể từ ngày 21 tháng 10 năm 2022).
Khoang, Buffner.Năm 2022. Cảm biến áp suất toàn vải được thiết kế để theo dõi sức khỏe có thể đeo được.AZoNano, truy cập ngày 21 tháng 10 năm 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39544.
Trong cuộc phỏng vấn này, AZoNano nói chuyện với Giáo sư André Nel về một nghiên cứu sáng tạo mà ông tham gia, mô tả sự phát triển của chất mang nano “bong bóng thủy tinh” có thể giúp thuốc xâm nhập vào tế bào ung thư tuyến tụy.
Trong cuộc phỏng vấn này, AZoNano nói chuyện với King Kong Lee của UC Berkeley về công nghệ đoạt giải Nobel của ông, nhíp quang học.
Trong cuộc phỏng vấn này, chúng tôi nói chuyện với SkyWater Technology về tình trạng của ngành công nghiệp bán dẫn, cách công nghệ nano đang giúp định hình ngành và mối quan hệ đối tác mới của họ.
Inoveno PE-550 là máy quay/phun điện bán chạy nhất để sản xuất sợi nano liên tục.
Filmmetrics R54 Công cụ lập bản đồ điện trở tấm nâng cao cho các tấm bán dẫn và tấm composite.